EXPERIENCIA N°6 VISCOSIDAD
UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS (Universidad del Perú, DECANA DE AMÉRICA)
FACULTAD DE CIENCIAS FISICAS
LABORATORIO DE FÍICA II
PROFESOR A
: Li!" M#r$ Es!#%ar, Fann$
ALUMNOS
:
L#&ada Pand# 'ean!arl# Neil *+*Mall.a Ca.a! Na/al$ Le#n Le#n T123a 123a a2l a2l
0*+
+* +*+ ++ +
L#3e& An/a$1 a$12a 4a 4arla
+*++-
Del5ad# P2elles 4evin -6+6- C#rneli# 7idal R2/1 +*+-0
HORARIO
: l2nes 89++ 3"." : ;9++ 3"."
Experiencia N 6 - Viscosidad
INTRODUCCIÓN La vis!#sidad es la 3r#3iedad .2iere la .a$#r !#nsidera!i?n en el es/2di# del =l2@# de =l2id#s" Es/a es la resis/en!ia >2e e@er!en l#s =l2id#s al ser de=#r.ad# !2and# es/e se a3li!a 2n .ni.# de es=2er&# !#r/an/e" La vis!#sidad de 2n =l2id# de3ende de s2 /e.3era/2ra" Es 3#r es# >2e en l#s l>2id#s a .a$#r /e.3era/2ra la vis!#sidad dis.in2$e .ien/ras >2e en l#s 5ases s2!ede /#d# l# !#n/rari# l# !#n/rari#" Eis/en di=eren/es =#r.as de e3resar la vis!#sidad de 2n =l2id#, 3er# las .2e se 32ede sa%er >2 /i3# de l>2id# es i.3#r/an/e $ 3#r>2e 2sarl# en al5ún /i3# de .<>2ina 3ara >2e s/a =2n!i#ne en ?3/i.as !#ndi!i#nes" O 3#r>2e 2sar al5ún /i3# de l2%ri!an/e 3ara !arr# a 2na /e.3era/2ra es3e!=i!a $ 3#r>2e n# 2sar #/r#" En =in el !#n#!i.ien/# de la vis!#sidad /rae !#nsi5# .2!1as !#n!l2si#nes >2e 32eden llevar al i/# de 2na e.3resa" En es/e in=#r.e se e3li!ar< el !#n!e3/# de vis!#sidad, ade.2id#s en es/2di# (a52a, r#n $ al!#1#l)" Laboratorio de Física II
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Experiencia N 6 - Viscosidad En la 3ar/e =inal se .2es/ran l#s !2e eval2ar
OBJETIVOS •
De/er.inar el !#e=i!ien/e de /ensi?n s23er=i!ial de l#s l>2id#s 2/ili&ad#s (a52a, al!#1#l $ r#n)
•
C#n#!er el !#n!e3/# de vis!#sidad"
•
Eval2ar la in=l2en!ia de la /e.3era/2ra s#%re la vis!#sidad"
MATERIALES Y EQUIPOS
#3#r/e Universal
7as# de 3re!i3i/a!i?n
7is!#s.e/r# de Osal/
Pr#%e/a
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Experiencia N 6 - Viscosidad
A52a
Al!#1#l $ r#n
FUNDAMENTO TEÓRICO
La vis!#sidad es la 3r#3iedad de l#s =l2id#s >2e se !ara!/eri&a 3#r s2 resis/en!ia a =l2ir, de%ida al r#&a.ien/# en/re s2s .#l!2las" En el is/e.a In/erna!i#nal se .ide en Pas!ales se52nd#, 3er# la 2nidad .2ivalen/e a .Pa s" A !a2sa de la vis!#sidad, es ne!esari# e@er!er 2na =2er&a 3ara #%li5ar a 2na !a3a de =l2id# a desli&ar s#%re #/ra" En la =i52ra, se re3resen/a 2n =l2id# !#.3rendid# en/re 2na l<.ina in=eri#r =i@a $ 2na l<.ina s23eri#r .?vil"
La !a3a de =l2id# en !#n/a!/# !#n la l<.ina .?vil /iene la .is.a vel#!idad >2e ella, .ien/ras >2e la ad$a!en/e a la 3ared =i@a es/< en re3#s#" La vel#!idad de las dis/in/as !a3as in/er.edias a2.en/a 2ni=#r.e.en/e en/re a.%as l<.inas /al !#.# s25ieren las =le!1as" Un =l2@# de es/e /i3# se den#.ina la.inar"
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Experiencia N 6 - Viscosidad C#.# !#nse!2en!ia de es/e .#vi.ien/#, 2na 3#r!i?n de l>2id# >2e en 2n de/er.inad# ins/an/e /iene la =#r.a ABCD, al !a%# de 2n !ier/# /ie.3# se de=#r.ar< $ se /rans=#r.ar< en la 3#r!i?n ABCD" ean d#s !a3as de =l2id# de 2e dis/an d $ en/re las !2ales eis/e 2na di=eren!ia de vel#!idad dv" La =2er&a 3#r 2nidad de 2e 1a$ >2e a3li!ar es 3r#3#r!i#nal al 5radien/e de vel#!idad" La !#ns/an/e de 3r#3#r!i#nalidad se den#.ina vis!#sidad 1"
() Para !ier/#s l>2id#s, la vis!#sidad es !#ns/an/e $ s#l# de3ende de la /e.3era/2ra $ 3resi?n" Es/e 5r23# se den#.inan l>2id#s Ne/#nian#"
Ley de Poiseuie C#nsidere.#s a1#ra 2n =l2id# vis!#s# >2e !ir!2la en r5i.en la.inar 3#r 2na /2%era de radi# in/eri#r R, $ de l#n5i/2d L, %a@# la a!!i?n de 2na =2er&a de%ida a la di=eren!ia de 3resi?n eis/en/e en l#s e/re.#s del /2%#" F(3:3)3 r
2s/i/2$end# F en la =?r.2la () $ /eniend# en !2en/a >2e el
El si5n# ne5a/iv# se de%e a >2e v dis.in2$e al a2.en/ar r" Laboratorio de Física II
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Experiencia N 6 - Viscosidad In/e5rand# es/a e!2a!i?n, #%/ene.#s el 3er=il de vel#!idades en =2n!i?n de la dis/an!ia radial, al e@e del /2%#" e 1a de /ener en !2en/a >2e la vel#!idad en las 3aredes del /2%# rR es n2la"
>2e es la e!2a!i?n de 2na 3ar<%#la"
•
!"s#o
El v#l2.en de =l2id# >2e a/raviesa !2al>2ier se!!i?n n#r.al del /2%# en la 2nidad de /ie.3# se den#.ina 5as/#" El v#l2.en de =l2id# >2e a/raviesa el
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Experiencia N 6 - Viscosidad El 5as/# ' es inversa.en/e 3r#3#r!i#nal a la vis!#sidad 1 $ vara en 3r#3#r!i?n dire!/a a la !2ar/a 3#/en!ia del radi# del /2%#R, $ es dire!/a.en/e 3r#3#r!i#nal al 5radien/e de 3resi?n a l# lar5# del /2%#, es de!ir al !#!ien/e (3 :3)HL" El 5as/# se 32ede e3resar 'RJvK, d#nde JvK es la vel#!idad .edia del =l2id#
F?r.2la de /#es C2and# 2n !2er3# se .2eve en el sen# de 2n =l2id# vis!#s# la resis/en!ia >2e 3resen/a el .edi# de3ende de la vel#!idad rela/iva $ de la =#r.a del !2er3#" El r5i.en de =l2@# es la.inar !2and# la vel#!idad rela/iva es in=eri#r a !ier/# val#r !r/i!#, la resis/en!ia >2e #=re!e el .edi# es de%ida !asi e!l2siva.en/e a las =2er&as de r#&a.ien/# >2e se #3#nen al res%ala.ien/# de 2nas !a3as de =l2id# s#%re #/ras, a 3ar/ir de la !a3a l.i/e ad1erida al !2er3#" e 1a !#.3r#%ad# e3eri.en/al.en/e, >2e la res2l/an/e de es/as =2er&as es 2na =2n!i?n de la 3ri.era 3#/en!ia de la vel#!idad rela/iva" Para el !as# de 2na es=era, la e3resi?n de di!1a =2er&a se !#n#!e !#.# la =?r.2la de /#es"
D#nde R es el radi# de la es=era, v s2 vel#!idad $ 1 la vis!#sidad del =l2id#" Una a3li!a!i?n 3r
P$o%ied"des de " &is'osid"d La vis!#sidad a%s#l2/a de /#d#s l#s =l2id#s es 3r2e se en!2en/ran en el !a.3# de la in5eniera" La vis!#sidad !ine.2e !2and# se /ra/a de va3#res dis/in/#s al de a52a se 1a!e !as# #.is# del e=e!/# de la 3resi?n a !a2sa de la =al/a de in=#r.a!i?n ade!2ada" Laboratorio de Física II
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Experiencia N 6 - Viscosidad En 2n l>2id# las .#l!2las /ienen 2na .#vilidad li.i/ada !#n =2er&as !#1esivas 5randes" Un a2.en/# de la /e.3era/2ra dis.in2$e la !#1esi?n en/re .#l!2las (se a3ar/an .2 >2e se #ri5ina la vis!#sidad al a2.en/ar la /e.3era/2ra la /e.3era/2ra a2.en/a el .#vi.ien/# alea/#ri# $ 3#r ende la vis!#sidad
PROCEDIMIENTO
MONTAJE M#n/e el >2i3# /al !#.# .2es/ra el diseQ# e3eri.en/a de la =i52ra " " De/er.ine las densidades del a52a, al!#1#l $ r#n !#n el dens.e/r#
" 7ier/a en
el
A!UA ALCOHOL RON
( )*'+, +";6 5H!.+";* 5H!.-
a52a
des/ilada
vis!#s.e/r#
1as/a >2e llene el %2l%#" -" Ins2=le aire 3#r la ra.a an!1a 1as/a >2e el l>2id# as!ienda 3#r el !a3ilar llenand# el %2l%# 1as/a el 32n/# A" C2%ra la ra.a an!1a !#n 2n ded#, as >2e el l>2id# des!ienda 3#r 5ravedad" 0" Des/a3e la ra.a an!1a a =in de >2e el a52a !#rra $ !n el !r#n?.e/r# /#.e el /ie.3# >2e /arda el l>2id# en 3asar del 32n/# A al 32n/# B, reali!e es/e 3as# ve!es $ an#/e l#s val#res en la /a%la " " Re3i/a l#s 3as#s an/eri#res 3ara el al!#1#l $ 3ara el r#nH.e&!la, ase5úrese >2e el vis!#s.e/r# se en!2en/re li.3i# an/es de ver/er el l>2id#"
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Experiencia N 6 - Viscosidad
8" e52ida.en/e
reali!e
es/e
.is.#
3r#!edi.ien/# 3ara !ada l>2id# a la /e.3era/2ra de + C, 3ara ell# !alien/e a52a en 2n vas# de 3re!i3i/ad# de li/r# 1as/a >2e /en5a la /e.3era/2ra de + C, s2.er@a el vis!#s.e/r# !#n el l>2id# a /ra%a@ar en s2 in/eri#r $ .ida el /ie.3# >2e de.#re en 3asar el l>2id# desde el 32n/# A al 32n/# B $ re5s/rel# en la /a%la " *" Calien/e el a52a en %aQ# Mara a la /e.3era/2ra de +C (2/ili!e el vas# de 3re!i3i/ad#s 5rande !asi llen# de a52a), $ re3i/a l#s 3as#s an/eri#res" An#/e l#s val#res en la /a%la "
TABLA (
0 −
t
/t
A!UA T a.%-C / a52a (s) -,; ,*8 -,8 ,08 -,+0 ,
ALCOHOL T a.%-C / al!#1#l (s) -,+ ,6; -, ,* -,8 ,
RON T a.%-C / r#n (s) ,0 ,8+ ,6 ,- ,6 -.,-
0.1--1
0.--2,
0.--,3
C4LCULO DE LOS ERRORES PORCENTUALES I" Pri.er#, se 1allar2id#s en es/2di#, a d#s di=eren/es /e.3era/2ras" Laboratorio de Física II
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Experiencia N 6 - Viscosidad A!UA L#s val#res /e?ri!#s de la vis!#sidad 3ara seis /e.3era/2ras, a !#n/in2a!i?n9
T 56C7 + + 0+ 8+ ;+ ++
8 5'%7 "*6 "++ +"88 +"086 +"-* +";0
GRÁFICA η vs T 2
η (cp)
# " "
2"
4"
6"
"
#""
T (°C)
P#r in/er3#la!i?n, la vis!#sidad a - C es "+6 !3
ALCOHOL L#s val#res /e?ri!#s de la vis!#sidad 3ara #!1# /e.3era/2ras, a !#n/in2a!i?n9
T 56C7 + + + -+ 0+ + 8+ *+
8 5'%7 "**"088 "++ "+++";-0 +"*+ +"6 +"+0
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Experiencia N 6 - Viscosidad
GRÁFICA η vs T 2$"""
η (cp)
#$""" "$""" "
#"
2"
3"
4"
5"
6"
7"
T (°C)
P#r
in/er3#la!i?n,
la
vis!#sidad a - C es ";0 !3
RON*ME9CLA L#s val#res /e?ri!#s de la vis!#sidad 3ara #!1# /e.3era/2ras, a !#n/in2a!i?n9
T 56C7 ; ; --; 00; ;
8 5'%7 +"6+"; +"*0 +"8* +"8 +"8 +" +"08 +"0
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Experiencia N 6 - Viscosidad
GRÁFICA η vs T #
η (cp)
"$5 " #
23
2
33
3
43
4
53
5
T (°C)
P#r in/er3#la!i?n, la vis!#sidad a - C es +"; !3
II"
Sa >2e se /ienen l#s val#res /e?ri!#s a las /e.3era/2ras re>2eridas, se 1allar
=
ρ 1t 1 ρ 2 t 2
9 vis!#sidad del a52a 9 densidad del a52a /9 /ie.3# >2e de.#rar< en 3asar de 2n lad# a #/r#
EVALUACIÓN 1. Reemplace los valores en la ecuación (3), tomando como dato la viscosidad teórica del agua para la temperatura correspondiente, T
amb
y 50° respectivamente, escriba sus resultados en la siguiente tabla.
7ICOIDAD "+6 8")u" 5T "+7 "6V +"+08"'o;o5T "+7 Laboratorio de Física II
8$o<*+e='" 5T "+7
"+V+"+
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Experiencia N 6 - Viscosidad !. alcule los errores porcentuales para cada caso. "i el resultado sale mayor al 10#. $usti%i&ue
ERRORES PORCENTUALES 5>7 + a52a (T+C) 8")u" 5T "+7 6" al!#1#l(T+C) 8"'o;o 5T "+7 8" r#nH.e&!la (T+C) 8$o<*+e='" 5T "+7
+ 0"66 6";
3. 'nvestigue acerca de los tipos de lubricantes utiliados en autos y la relación de los lubricantes con la temperatura.
I"
TIPO DE LUBRICANTE UADO EN AUTO
L#s a!ei/es .2l/i5rad# !#.# AE W:-+ $ +W:-+ s#n a.3lia.en/e 2sad#s, $a >2e se .an/ienen l# s2=i!ien/e.en/e =l2id#s a %a@as /e.3era/2ras 3ara =l2ir $ /iene la vis!#sidad (resis/en!ia de 2n a!ei/e a =l2ir !ier/a /e.3era/2ra) ade!2ada a al/as /e.3era/2ras 3ara 3er.i/ir 2n =2n!i#na.ien/# ade!2ad# del .#/#r, a e!e3!i?n de !#ndi!i#nes !li.2e l#s re>2isi/#s varan 3ara !ada ve1!2l#" i la /e.3era/2ra a.%ien/al .
(-F) W:+,
:;C (+F)
W:+,
Men#s de :; C (+F)
W:-+, +W:-+,+W:0+,+W:+ W:-+, +W:-+,+W:0+ W:+, W:-+
RELACIXN DE LUBRICANTE CON LA TEMPERATURA Rela!i?n 7is!#sidad:Te.3era/2ra
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Experiencia N 6 - Viscosidad
• •
La vis!#sidad es inversa.en/e 3r#3#r!i?n a la la /e.3era/2ra La varia!i?n de la vis!#sidad !#n la /e.3era/2ra n# es i52al 3ara /#d#s l#s a!ei/es" Índi!e de 7is!#sidad
Rela!i?n adi.ensi#nal >2e .ide la varia!i?n de la vis!#sidad de 2n l2%ri!an/e !#n la /e.3era/2ra" •
Y Al/# I7 9 3e>2eQas varia!i#nes de la
•
vis!#sidad !#n la /e.3era/2ra YBa@# I7 9 5randes varia!i#nes de la vis!#sidad !#n la /e.3era/2ra
. *etermine el coe%iciente de viscosidad para una mecla &ue contenga 50# de agua destilada + 50# de ron. tiempo =
•
t . alcohol + t .ron
densidad =
2
ρalcohol + ρron 2
η=
( 1.095 )∗( 1+ 0.89 ) (93.6 + 248.2 ) =¿ +"60 2∗2∗1∗93.6
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Experiencia N 6 - Viscosidad
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Experiencia N 6 - Viscosidad CONCLUSIONES
A .a$#r /e.3era/2ra, la vis!#sidad dis.in2$e"
•
De la 5ra=i!a
•
vs
a /e.3era/2ra !#ns/an/e se 32ede !#n!l2ir >2e la
vis!#sidad n# de3ende de s2 !#n!en/ra!i?n, si n# s?l# de la /e.3era/2ra" Las vis!#sidades de l#s l>2id#s se 32eden !al!2lar a 3ar/ir de las
•
densidades >2e se !al!2lan 3ara !ada /e.3era/2ra" C#n el vis!#s.e/r# de Os/ald se 32eden de/er.inar l#s /ie.3#s en el >2e
•
el l>2id# 3asa de 2n 32n/# A a 2n 32n/# B (desde la 3ar/e s23eri#r a la in=eri#r del %2l%#)" L#s l>2id#s !#n vis!#sidades %a@as =l2$en =
•
vis!#sidad es elevada el li>2id# n# =l2$e !#n .2!1a =a!ilidad" La vis!#sidad $ la densidad de las s#l2!i#nes >2e se es/2dian van a
•
de3ender de las !#n!en/ra!i#nes >2e /en5an di!1as s#l2!i#nes" •
El 3#r!en/a@e de err#r /iene .2!1# >2e ver !#n l#s /ie.3#s 1allad#s !#n el vis!#s.e/r# de Os/ald $ la de/er.ina!i?n de la densidad de la s2s/an!ia 32ra a 2na /e.3era/2ra de +C, $a >2e es/#s val#res l2e5# s#n 2/ili&ad#s 3ara de/er.inar las vis!#sidades de las s2s/an!ias
RECOMENDACIONES •
Tra/ar de .an/ener la /e.3era/2ra !#ns/an/e !2and# se /ra%a@a !#n el vis!#s.e/r# Os/ald, 3ara la de/er.ina!i?n de las vis!#sidades de las diversas s#l2!i#nes >2e se van a es/2diar"
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Experiencia N 6 - Viscosidad •
e de%en /#.ar l#s /ie.3#s de .anera ea!/a !2and# el l>2id# >2e se es/2dia 3asa de 2n 32n/# A a 2n 32n/# B en el vis!#s.e/r#"
•
L#s .a/eriales >2e se 2/ili&an 3ara las diversas .edi!i#nes se de%en lavar $ se!ar 3#r !#.3le/# en la es/2=a"
BIBLIO!RAF?A
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